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Der Typ I Transmembran-Rezeptor SORLA gehört zur VPS10p-Rezeptor Familie in Säugern. Der Rezeptor mit starker Homologie zu Endozytose- und Sorting-Rezeptoren ist am stärksten im zentralen Nervensystem (CNS) exprimiert. Außerhalb des CNS ist SORLA in einer Vielzahl von Geweben zu finden, unter anderem in der Niere. Das klare Expressionsmuster des Rezeptors im distalen Nephron lässt eine Rolle des Rezeptors in transepithelialen Transportprozessen vermuten. Um genau festzustellen, welche Prozesse von SORLA beeinflusst werden, wurde die Nierenfunktion von Mäusen mit einer vollständigen Defizienz des Sorla-Gens (Sorla-/-) untersucht. Diese Tiere zeigen Defekte in der renalen Ionenhomöostase: sie verlieren Na+, Cl-, K+, und Ca2+ (im Normalzustand und/oder nach Trinkwasserentzug). Eine Erniedrigung von Blutdruck und Herzfrequenz sowie eine fehlregulierte Sekretion von Aldosteron gehen mit dem Salzverlust-Phänotyp einher. Passend zu dieser Beobachtung konnte eine Expression von SORLA in der Nebenniere – speziell in der Zona glomerulosa, dem Ort der Aldosteron-Synthese – gezeigt werden. Des weiteren wurde eine signifikant verminderte Expression mehrerer Gene des Adrenalin-Synthesewegs in Sorla-/--Mäusen festgestellt, welcher in einer verringerten Menge des Hormons in den Nebennieren der Tiere resultiert. In der Niere bewirkt das Fehlen von SORLA insbesondere eine veränderte Phosphorylierung der beiden Kation-Chlorid-Cotransporter NCC und NKCC2 hervor, deren Aktivität durch Phosphorylierung reguliert wird. Es ist bekannt, dass die Signalkinase SPAK die Aktivität von NKCC2 und NCC reguliert. Die anormale Phosphorylierung fällt mit einer untypischen Verteilung der Kinase im TAL der SORLA-defizienten Mäuse zusammen. Dies deutet auf eine Funktion des Rezeptors beim Trafficking von SPAK hin. Durch die Identifizierung von Transportproteinen als putative Interaktionspartner SORLAs konnte diese Hypothese bekräftigt werden. / The type I transmembrane receptor SORLA is a member of the mammalian VPS10p-receptor family. The receptor, which is mainly expressed in the central nervous system (CNS), is characterized by high structural homology to endocytosis- and sorting-receptors. Outside the CNS, expression of SORLA can be found in a variety of tissues, including kidney. This distinct expression pattern in the distal nephron suggests a role for SORLA in transepithelial transport processes. To determine which processes the receptor might be involved in, the kidney function of mice, wich carry a complete deficiency of the Sorla gene, was analyzed. These animals show defects in ion handling: they are wasting Na+, Cl-, K+, and Ca2+ (under normal conditions and/or after water deprivation). The salt loss phenotype is accompanied by decreased mean arterial pressure and heart rate as well as mis-regulated secretion of aldosterone. In line with this observation, SORLA is also expressed in the adrenal gland, particularly in the zona glomerulosa, the place of aldosterone synthesis. Additionally, a significant down-regulation of several genes of the epinephrine synthesis pathway in mice lacking SORLA was found. This defect results in lower adrenal levels of the hormone. In the kidney, the lack of SORLA results especially in altered phosphorylation of the two cation-chloride cotransporters NCC and NKCC2, as their activity is regulated by phosphorylation. The signaling kinase SPAK has been reported to regulate the activity of NKCC2 and NCC. The transporters’ abnormal phosphorylation coincides with the atypical distribution of the kinase in TAL of Sorla-/- mice, suggesting a role of the receptor in establishing the localization of SPAK. This hypothesis was further substantiated by the identification of putative SORLA-interacting proteins involved in trafficking.

Le co-transporteur Na+-K+-2Cl- spécifique du rein et sensible au bumétanide, NKCC2, joue un rôle essentiel dans l’homéostasie hydro-électrolytique et acido-basique de l’organisme. Les mutations inactivatrices de NKCC2 induisent le syndrome de Bartter anténatal de type 1, une grave maladie rénale caractérisée par une hypotension artérielle associée à des anomalies électrolytiques. À l’opposé, une activité accrue de NKCC2 est associée à une hypertension artérielle sensible au sel. Pourtant, peu est connu sur la régulation moléculaire de NKCC2. Le but de ces travaux de thèse a donc été l’identification des déterminants moléculaires impliqués dans la régulation de l’expression et du trafic intracellulaire de NKCC2, plus spécifiquement dans le contrôle de qualité de ce co-transporteur. Suite au criblage par la technique de double hybride chez la levure d’une banque d’ADNc de rein humain, nous avons identifié OS-9 en tant que partenaire de NKCC2. La léctine OS-9 est un facteur clé de régulation du contrôle de qualité des protéines au niveau du RE. Les analyses de co-immunoprécipitation dans les cellules rénales ont montré qu’OS-9 interagit principalement avec la forme immature de NKCC2. De plus, les expériences d’immunofluorescence ont révélé que cette interaction aurait lieu au niveau du RE. La surexpression d’OS-9 diminue l’abondance totale de NKCC2. Cet effet est aboli suite à l’inhibition de la voie de dégradation protéique par le protéasome par le MG132. De plus, les expériences pulse-chase et cycloheximide-chase ont montré que cette diminution est secondaire à l’augmentation de la dégradation de la forme immature de NKCC2. A l’inverse, le knock-down d’OS-9 endogène augmente l’expression du co-transporteur en augmentant la stabilité de sa forme immature. Enfin, la mutation du domaine MRH (Mannose 6-phosphate Receptor Homology) d’OS-9 n’altère pas son effet sur NKCC2, alors que la mutation des deux sites de N-glycosylation de NKCC2 abolie l’effet d’OS-9. L’ensemble de nos résultats démontre l’implication de la lectine OS-9 dans le système ERAD de NKCC2. Le deuxième volet de ce travail a porté sur l’identification de nouveaux mécanismes Moléculaires impliqués dans le Syndrome de Bartter. Nous avons découvert des mutations dans le gène MAGE-D2, situé sur la chromosome X, responsables d’une nouvelle et très sévère forme du syndrome de Bartter anténatal, caractérisé par un polyhydramnios très précoce avec un risque élevé d’accouchement prématuré et de mortalité. Nous avons montré que les anomalies de MAGE-D2 entraînent un défaut de maturation et d’expression membranaire de NKCC2 ainsi que celle du co-transporteur Na-Cl, NCC, du tubule distal. La comparaison in vitro de l’interactome de MAGED2 sauvage et mutée a révélé que la protéine MAGE-D2 sauvage interagit spécifiquement avec DNAJB1 (HSP40) et/ou GNAS, suggérant l’implication de ces deux partenaires protéiques dans la régulation de NKCC2 et NCC par MAGE-D2 pendant la grossesse. Le troisième volet de ce travail a porté sur l’étude de l’effet de DNAJB1/HSP40, partenaire de MAGE-D2, sur l’expression de NKCC2. HSP40 a été identifiée aussi comme partenaire de NKCC2 par la technique de double hybride réalisée par notre équipe. Nous avons montré que HSP40 et son co-chaperon HSPA1A (HSP70) interagissent avec la forme immature de NKCC2 au niveau du RE. La co-expression de HSP40 et HSP70 augmente l’expression de NKCC2 en augmentant sa stabilité et sa maturation. De plus, ces deux co-chaperons régulent l’expression de NCC de la même manière. Ces observations suggèrent que MAGE-D2 coopère avec DNAJB1/HSP40 et HSPA1A/HSP70 pour protéger NKCC2 et NCC contre la rétention et la dégradation de NKCC2 au niveau du RE durant la grossesse, révélant ainsi une nouvelle voie de régulation du trafic intracellulaire de NKCC2 et NCC. (...) / The kidney-specific Na + -K + -2C1 co-transporter, sensitive to bumetanide, NKCC2, plays an essential role in the body's fluid, electrolyte and acid-base homeostasis. Mutations of NKCC2 cause antenatal type 1 Bartter syndrome, a life-threatening kidney disease characterized by arterial hypotension associated with electrolyte abnormalities. In contrast, an increase in NKCC2 activity is associated with salt-sensitive hypertension. Yet the mechanisms underlying the regulation of NKCC2 trafficking in renal cells are scarcely known. The aim of this work was to identify the protein partners involved in the regulation of the expression and the intracellular trafficking of NKCC2, specifically in the quality control of this co-transporter. Using the yeast tow-hybrid system, we identified OS-9 as a specific binding partner of NKCC2. Lectin OS-9 is a key factor in the regulation of protein quality control at ER. Co-immunoprecipitation assay in renal cells showed that OS-9 interacts mainly with NKCC2 immature forms. Accordingly, immunocytochemistry analysis showed co-localization of the proteins mainly in the ER. Overexpression of OS-9 decreased the total abundance of NKCC2. This effect is abolished following the inhibition of the proteasome protein degradation pathway by MG132. In addition, the pulse-chase and cycloheximide-chase assays demonstrated that the marked reduction in the co-transporter protein levels was essentially due to increased protein degradation of NKCC2 immature forms. Conversely, knock-down endogenous of OS-9 increased the expression of the co-transporter by increasing the stability of its immature form. Finally, inactivation of the Mannose 6-phosphate Receptor Homology domain had no effect on its action on NKCC2, while mutation of the two NKCC2 N-glycosylation sites abolished the effect of OS- 9. In summary, our results demonstrate the involvement of lectin OS-9 in the ERAD of NKCC2. The second part of this work focused on the identification of new molecular mechanisms involved in Bartter Syndrome. We found that MAGE-D2 mutations caused X-linked new and severe form of antenatal Bartter's syndrome, characterized by a very early polyhydramnios with a high risk of premature delivery and mortality. We have shown that MAGE-D2 abnormalities lead to a lack of maturation and membrane expression of NKCC2 as well as that of the Na-Cl co-transporter, NCC, of the distal tubule. In vitro comparison of the wild-type and mutated MAGED2 interactome revealed that wild-type MAGE-D2 interacts specifically with DNAJB1 (HSP40) and / or GNAS, suggesting involvement of these two protein partners in NKCC2 and NCC regulation by MAGE-D2 during pregnancy. The third part of this work focused on the study of the effect of DNAJB1 / HSP40, partner of MAGE-D2, on the expression of NKCC2. HSP40 was also identified as a specific binding partner of NKCC2 by the yeast two-hybrid system realized by our team. We have shown that HSP40 and its co-chaperone HSPA1A (HSP70) interact with the immature form of NKCC2 at the ER. The co-expression of HSP40 and HSP70 increased the expression of NKCC2 by increasing its stability and maturation. In addition, these two co-chaperones regulate the expression of NCC in the same way. These findings suggest that MAGE-D2 cooperates with DNAJB1 / HSP40 and HSPA1A / HSP70 to protect NKCC2 and NCC against retention and degradation of NKCC2 at ER during pregnancy, revealing a new pathway for regulating NKCC2 and NCC intracellular trafficking. A better understanding of NKCC2 and NCC regulatory pathways would help to better understand the pathophysiology of sodium retention and ultimately would provide a new target for a pharmaceutical approach to preventing and / or treating kidney disease related to sodium balance.